[发明专利]用于冷却电机或电机壳体的方法和系统

说明书

技术领域

在这里所述的本发明涉及用于冷却电机或电机壳体的方法和系统。例如，该系统可以用于冷却放置在完全封闭的壳体中的电机。本发明的方法允许电机壳体在不使用电风扇或类似装置的情况下，将热量耗散到外部空气中。

背景技术

电机在运行期间会产生大量的热。通常，可以通过有效地散除来自电机或电机壳体的热量，来提高电机的输出或耐用性。例如，当电流流经缠绕在电机定子上的导电绕组时，电机诸如无刷永磁电机运行。电流受阻于绕组，这导致热量从绕组和定子电极释放到壳体中。另外，由于各种电机部件和连接诸如轴承或输出轴的摩擦会产生热量。经常由于一个或多个电机部件达到太高的温度而受损，使得电机故障。例如，电机通常的故障模式是当电机绕组太热以及围绕电机绕组的保护绝缘部分熔化的时候。如果绕组受损，那么电机将出现短路。这通常称为电机“烧坏”或“烧毁”。当设计绕组使得其在正常电机运行期间产生容许的热量时，这些绕组可由于流经绕组的电流过大(电机过载)或绕组周围的空气温度太热而变得太热。第二种情况尤其是当电机位于电机壳体内部时出现的问题。但是，如果该电机的热量可以比平常更有效的从电机的绕组区域去除，那么要是需要的话，电机可以以更高的速度或负载运行。

有效的从电机散热是重大的技术难题，尤其是在电机(定子和转子)位于电机壳体内的时候。由于对于散热的关注，电机经常基于它们使用的散热系统的类型来上市并销售。电机和电机壳体主要有两类：开放式和完全封闭式(TE)。每个壳体名字通常指出电机如何冷却。开放式壳体通常允许空气通过壳体的一个或多个开口与电机部件直接接触。典型地，如果在外面使用电机，该电机必须防水。这类的电机通常称为开放防滴式(ODP)电机。在开放防滴式电机中，电机壳体通常在壳体底部处具有一些通风开口。布置这些开口以至于非常有限的电机接触到水，诸如仅仅是水滴。这些开放防滴式电机通过使来自壳体外部的较冷空气连续流入和流出壳体来冷却，从而散除壳体内部的热量。这可以通过将一个或多个叶片附着到轴上来完成，以至于当电机转动该轴时空气会在壳体内循环或搅动。

完全封闭式(TE)电机壳体通常防止电机壳体的内部和外部之间的空气自由交换。这些电机通常以比容纳在开放式壳体中的电机高的多的温度来运行。当然，即使壳体被称为完全封闭式，它们也不是气密性的。存在几种完全封闭式的电机，每个都具有它们各自的电机冷却方案。它们通常包括下述：完全封闭式风扇冷却(TEFC)，完全封闭式上方空气(TEAO)，完全封闭式空气对空气(TEAA)，完全封闭式管道通风(TEPV)，完全封闭式水空(TEWA)，以及完全封闭式非通风(TENV)。

TEFC电机通过通常安装在电机壳体上的外部空气风扇来冷却。该风扇通常远离位于电机的相对端处的输出轴。该风扇将比电机壳体内部空气冷的环境空气吹过电机壳体的外表面，以将来自壳体内部的热量传递给周围空气。TEAO电机位于空气流诸如加热、通风以及空气调节(HVAC)系统中。该电机和壳体放置在由HVAC系统移动的空气经过电机壳体并冷却该壳体的位置。TEAA电机通过循环壳体内部的空气通过热交换器来冷却。而该热交换器通过循环外部空气通过热交换器来冷却。由此，这些壳体被称为空气对空气的壳体。它们典型的具有一个或多个风扇用于循环通风的空气。TEPV电机典型地具有其上布置有开口的壳体，其中该开口用于入口管或出口管。该入口允许壳体外面的空气进入壳体。出口允许来自壳体内部的热空气排出至周围空气。它们典型的具有一个或多个用于循环通风空气的风扇。TEWA电机通过循环壳体内部的空气来冷却。该空气首先通过水热交换来冷却。典型地，该水冷热交换器冷却通风空气，并且一个或多个风扇循环壳体内部的通风空气。